文摘

为了研究在沙地区灌浆浆液的扩散规律,分析了水泥浆的灌浆砂室内灌浆试验在不同水灰比下,灌浆压力、灌浆量,土壤质量,后注浆浆的法律。结果表明,灌浆方法是影响灌浆压力、水灰比、注浆量、和土壤质量。在同样的灌浆压力、不同水灰比的扩散模式水泥浆在不同渗透系数的沙子,这主要表现为渗透扩散,基本上是相同的;在相同水灰比下,灌浆压力相对较小,扩散模式的泥浆主要渗透在沙子。水泥浆的扩散半径与灌浆压力砂具有良好的幂函数关系,水灰比、渗透系数、灌浆量。浆液扩散半径的经验函数模型,提出了回归分析。研究结果提供了一定的理论和实验参考后注浆在沙地区。

1。介绍

岩土工程加固稳定性和安全性起着重要的作用,尤其是对裂隙岩体和软土地层(1- - - - - -7]。而mud-retaining钻探和冲孔桩墙在沙地区,存在问题如泥泞的地面,应力松弛、沉积物和扰动轴承端阻力,使桩端阻力和桩侧摩擦阻力显著降低(8- - - - - -12]。为了消除隐患,如桩底沉积物和桩泥浆电影,地基处理灌浆技术引用到基金会的螺旋桩的桩和注浆施工工艺成立。灌浆技术也广泛应用于岩土工程(13- - - - - -18]。技术采用压力灌浆措施采用桩端(洞底)和桩侧(孔壁)和使用泥浆紧凑,分裂,渗透,填补,固化桩端支承层和沉积物和桩周围的泥土。结婚和其他功能是用来增加桩周围土的强度,从而提高桩的极限承载力。同时,灌浆参数是基于工程经验决定的。许多学者研究了浆液的扩散机理理论分析、模型试验和现场监视(19- - - - - -23]。Kusakabe et al。24)进行了室内试验后注浆的预制桩与轴承层沙质土壤。认为的失败形式预制桩在桩端后注浆的穿刺失败列和灌浆体的分裂。马林斯et al。25)进一步研究轴承nonclay后注浆桩基础的机制。Kleinlugtenbelt et al。26和其他学者27- - - - - -31日]对疏松砂岩进行了注浆模型试验和土壤层次。Gothall和Stille32,33)领导的一个研究裂缝灌浆期间的扩张效应,也分析了裂纹之间的相互作用。默罕默德(28]研究了泥浆扩散的机理和规律,填充在不同实验条件下。Nikbakhtan et al。34]研究了泥浆的各向异性扩散法在水动力条件和提升注浆理论的发展。Zhang et al。35]研究了粘土水泥浆扩散定律。钱等。36]讨论了多个灌浆的可能性,揭示扩散之间的关系和填充泥浆的毛孔,灌浆的数量,岩体的渗透系数和孔隙度。此外,灌浆技术也广泛用于加强裂隙岩体,改善土壤性质等。2,3,37,38]。然而,很少有研究泥浆的扩散性能和机制砂区域。合理的灌浆参数用于避免工程投资的浪费,确保项目的质量的条件。因此,把握好泥浆砂地区的扩散机制的前提是确定灌浆过程的参数。

为了解决上述问题和不足的研究,本文将分析后注浆浆扩散的机制砂质土地区和研究泥浆在不同因素下的扩散规律通过实验室试验提供理论和实验参考。

2。实验设计的后注浆浆液扩散法

沙注浆室设计了三种不同的渗透系数测试实验。使用的砂和水泥的物理性质如表所示1和2。三个不同的砂的渗透系数是0.11厘米/秒,0.13厘米/秒,0.93厘米/秒。设计灌浆压力为0.2 MPa, 0.3 MPa, 0.4 MPa,和0.5 MPa,和水灰比为0.4,0.5,0.6,0.8和1.0。每组25组砂的渗透系数进行了测试研究灌浆技术参数对浆液扩散的影响在砂等不同的渗透系数,浆液水灰比、灌浆压力、灌浆量。室内模拟压力灌浆试验装置如图1和2。设备包括一个空气压缩机,一个调压阀,压力容器,测量仪器,测试框架,测试模具。空气压缩机是适合压力小于0.8 MPa和120 L / min的位移;测试模具是由无缝钢管的内径150毫米和10毫米的壁厚,模具高度是300毫米。在测试期间,空气压缩机输出的高压气体的压力和压力调节阀控制高压气体在一定的价值。然后,高压气体输入压力容器。在注浆压力的作用下,泥浆流经注浆管和注入测试模具。

3所示。测试结果分析后注浆浆液扩散法

3.1。灌浆结石在沙子的特征

数据3- - - - - -5显示灌浆结石的形态不同的沙子样本,灌浆压力的= 0.2 MPa和水灰比(W/C),0.5,0.6,0.8和1.0。

从数据可以看出3- - - - - -5泥浆主要是渗透和扩散在沙子里,球状或椭圆球面扩散;样品与渗透系数k₁= 0.11厘米/秒k₂= 0.13厘米/ s是在相同的注意。在相同的灌浆条件下,结节的形态基本上是相似的。当灌浆压力相对较小,水泥浆主要是渗透扩散。通过渗透扩散,水泥砂浆填充砂颗粒之间的孔隙和凝固沙粒子,使砂质土的强度和承载力。

分析表明,当泥浆相对较厚,也就是说,相对较小的水灰比,使水泥浆在土壤渗透扩散共存和压实扩散。首先水泥浆渗透和扩散到远沙子和填充砂孔。作为一名优秀的过滤材料,高稳定的灌浆压力的作用下,水泥浆中的自由水被迫过滤砂体,使水泥浆的浓度增加砂孔和一个圆的高强度和密度水泥砂岩体注浆管的口附近形成。随后,由于灌浆压力不再增加和小于起皱的压力,以下泥浆水泥颗粒不能通过土壤以挤压周围的土壤形成球形泡沫现象中心的样本。水灰比是相对较大时,水泥浆主要以渗透的方式扩散,同时,压滤效果是伴随着整个灌浆过程。

3.2。水灰比对浆液扩散的影响

当渗透系数k₁= 0.11厘米/秒,k₂= 0.13厘米/秒k₃= 0.93厘米/秒,灌浆压力= 0.2 MPa, 0.3 MPa, 0.4 MPa,分别和0.5 MPa。泥浆扩散直径之间的关系和浆液水灰比数据所示6- - - - - -9。

从数据可以看出6- - - - - -9当灌浆压力是恒定的,水泥浆在沙子上的扩散直径增加而增加的水灰比的水泥浆。与渗透系数的沙子样本k₁= 0.11厘米/秒k₂= 0.13厘米/秒,当灌浆压力= 0.2 MPa,泥浆扩散直径之间的关系和水灰比和灌浆结石的形态是相似的。当灌浆压力大于0.2 MPa,浆水灰比是0.5:1 - 1:1.0,扩散直径增加泥浆的范围是慢了下来。灌浆压力0.4 MPa和0.5 MPa时,水灰比为0.8,泥浆扩散直径达到最大值的内径测试模具和扩散直径达150毫米。此外,当沙子样的渗透系数k₁= 0.11厘米/秒,泥浆的水灰比为0.4,灌浆压力为0.2 MPa,扩散直径是65厘米。当沙子样本的灌浆压力为0.3 MPa,扩散直径79毫米,灌浆压力为0.4 MPa,泥浆扩散直径是87毫米。灌浆压力是0.5 MPa时,泥浆扩散直径是112毫米。从上面的分析可以看出,当浆厚,浆液的扩散范围更小。因此,建议浆液水灰比不应小于0.5时灌浆砂质土。

3.3。灌浆压力对浆液扩散的影响

当沙子和样品渗透率系数k₁= 0.11厘米/秒,k₂= 0.13厘米/秒k₃= 0.93厘米/秒条件下,水灰比为0.4,0.5,0.6,0.8,和1.0,泥浆扩散直径和注入泥浆压力所示数据之间的关系10- - - - - -12。结核的形态的渗透系数k₂= 0.13厘米/秒的泥浆水灰比0.5图所示13。当水灰比在0.4∼0.6的范围,泥浆扩散大大影响注浆压力和注浆扩散直径增加而增加的压力;当渗透系数k₁= 0.11厘米/秒,浆水灰比在0.4和0.5的范围,沙子泥浆扩散直径的增加线性灌浆压力。

砂的渗透系数k₂= 0.13厘米/秒k₃= 0.93厘米/秒,当泥浆的水灰比在0.4和0.5的范围从0.2 MPa和灌浆压力增加到0.3 MPa,浆液扩散范围的迅速增加。当水灰比为0.4,泥浆扩散直径约为110毫米,水灰比为0.5和泥浆扩散直径约为130毫米。当灌浆压力继续增加到0.5 MPa,泥浆扩散直径增加约10毫米。

灌浆压力0.3 MPa和0.4 MPa时,浆水灰比为0.5,水泥浆的密度水泥浆在灌浆喷嘴。测试现象表明,当泥浆水灰比相对较小,浆液的扩散模式逐渐从渗透注浆充填灌浆和灌浆压力的增加。泥浆的浓度在喷嘴附近的注浆管远远大于泥浆外结核的浓度。有渗透的效果,也就是说,浆水灰比越小,就越明显的渗流影响砂中显示。

当泥浆水灰比0.8和1.0,泥浆渗透和扩散到整个测试模具直径0.2 MPa的灌浆压力低。从测试结果和每个结核的形态,当泥浆水灰比相对较小,也就是说,相对厚浆,浆的扩散模式和灌浆压力的大小有关;当泥浆水灰比相对较大,也就是说,泥浆相对薄,浆液的扩散直径增加而增加灌浆压力。

3.4。注浆量对浆液扩散的影响

数据14- - - - - -22图显示每个测试的灌浆量之间的对应关系和泥浆扩散直径。在相同的灌浆压力和土壤样本,浆液的扩散直径一般随水灰比的增加泥浆。当水灰比增加到0.8时,泥浆扩散直径达150毫米;相应的灌浆体积一般随水灰比的增加。当水灰比为1.0,灌浆扩散直径达到所需的注浆量的150毫米,但灌浆砂浆的体积扩散直径小于150毫米的水灰比为0.8。当水灰比为0.8,相同的土壤样本相同的灌浆压力,泥浆扩散到整个测试模具直径,和所需的注浆量是最大的。当两种砂体渗透系数k1 = 0.11厘米/秒k2 = 0.13厘米/秒,在相同的灌浆压力和水灰比,注浆量基本上是接近。

4所示。后注浆浆液扩散半径的函数模型

4.1。泥浆扩散影响因素

以下4.4.1。后注浆土壤特性的影响

螺旋桩,注入能力、渗透和密实度在桩端和桩端土层的主要影响因素是在桩端和桩端注浆效果。土壤中浆液的扩散层影响注浆效果,是一个重要的因素和影响扩散的重要因素的泥浆注入能力的土壤。土壤的注入能力是影响土壤的结构特点,泥浆的颗粒大小,浆的流变特性。的因素之一,土壤颗粒分级和泥浆粒度是影响注入能力的两个主要因素。

根据现有工程的经验,水泥浆液水灰比用于钻孔灌注桩后注浆一般是0.4 - -0.9,其中大多数是悬挂式泥浆。当土壤颗粒之间的孔隙中径比水泥颗粒的直径小,不能注入泥浆土壤。当土壤颗粒间的有效直径大于水泥粒子,但如果土壤的有效直径不够大,泥浆流慢慢毛孔的土壤和浆液的扩散范围小,它可能不是注入土壤,预灌浆的效果并没有达到。因此,泥浆可以顺利流入土壤只有在足够大的土壤孔隙。

如果后注浆的土壤是粗粒度的,土层孔隙度高。泥浆进行渗透和整合和桩端和桩侧土压实层。周围土的强度和变形模量桩端增加生成放大灌浆石的身体,区域负责人和桩端极限承载力增加,和周围地区桩扩大桩直径增大,从而提高桩侧摩擦。

如果后注浆土层是细粒度的土壤,土壤土壤吸水层很差。泥浆压实,充满了桩端和桩侧土的层。土壤形成的复合灌浆灌浆结石体的形成在桩端,负载可以通过网状石体传播,甚至负载可以作用于网状石头的身体,单桩的极限承载力大大提高。土壤的机械性能在桩端改善,和摩擦阻力的增加。

是否在桩端后注浆或桩,桩基础的承载力增加粗粒度的土层而不是细粒度的土层。因此,后注浆的粗粒度的螺旋桩土层具有良好的渗透性和强劲的注入可以充分提高桩的承载力的基础。

4.1.2。后注浆注浆量和注浆压力的影响

当条件,如后注浆的特点的形成,灌浆设备、桩大小、灌浆过程中,灌浆压力,是相同的,灌浆量越大,扩散半径越大的浆土层,承载能力提高了。

灌浆压力的大小密切相关的扩散区域土壤泥浆层。灌浆压力高时,岩石和土壤中细裂缝开裂后受到高压;因此,提高土壤的吸水。当土壤中的薄弱部分,高压泥浆流薄弱的部分。灌浆压力达到起始压力时,泥浆是分裂和土壤中的灌浆层,和一个网络形成结石形成的土层改善土壤密度、强度、等等。与此同时,较高的灌浆压力可以过滤掉多余的水泥浆,岩体的强度的桩侧和桩端增加泥浆。在同等条件下,灌浆压力很大但不超过起始压力、浆液扩散半径的土层中的大、渗透性强;当灌浆压力很小,浆液的扩散半径小,渗透小而简陋。然而,当灌浆压力大于土层的严重程度和强度,将造成损害的基础和上层建筑。因此,后注浆压力不是尽可能大,灌浆压力应合理确定的基本原则的基础上nondestroying地层结构或只有少量的局部损伤。

4.2。浆液扩散半径的函数模型

从上面的测试结果和影响因素分析后注浆,众所周知,浆液的扩散半径与土壤质量、灌浆压力、灌浆量,水灰比。和其他因素。现有的研究结果表明,26- - - - - -28),浆液扩散半径的幂函数关系的因素,如灌浆压力 ,注浆量问,水灰比W和渗透系数k。沙的水泥浆的扩散半径计算根据以下数学模型:

根据室内试验结果的sand-medium扩散模式,扩散半径和灌浆砂介质中灌浆管机构如表所示3。

进行了回归分析的测试结果表3。的扩散半径功能水泥浆在沙子里 在哪里是水泥浆的扩散半径(cm),是沙质土壤的渗透系数(cm / s),是水泥浆水灰比,灌浆压力(MPa),是灌浆体积(ml)。

它可以看到从方程(2),最重要的因素影响水泥浆扩散在砂灌浆量,同时,它是影响灌浆参数:浆液水灰比和灌浆压力。沙子的结构特征,如渗透系数与孔隙度相对较少对浆液扩散的影响。

4.3。验证

桥梁所在的地质是沙质土壤,砂颗粒含量84.05%,泥沙颗粒含量15.95%,孔隙度= 41.15%,渗透系数k= 0.67厘米/秒。水泥浆用于灌浆。浆液扩散半径计算公式(2)和现场试验值如表所示4。从表4,综合考虑渗透系数、注浆量、水灰比、灌浆压力。浆液扩散半径计算公式(2)与测量值比较。的最大误差为13.18%,最小误差为7.94%,计算值和测量值有很好的一致性。

5。结论

(1)后注浆沙子主要是基于渗透灌浆,灌浆模式是影响灌浆压力、水灰比、注浆量、和土壤质量。在同样的灌浆压力、浆液的扩散模式与不同的水灰比在沙滩上用不同的渗透系数基本上是相同的,主要表现为渗透和扩散。(2)在相同水灰比和相对较小的灌浆压力,泥浆主要是渗透和扩散的沙子。与灌浆压力的增加,当达到一定压力值时,泥浆渗透和压实扩散同时存在。(3)水泥浆的扩散半径与灌浆压力砂具有良好的幂函数关系,水灰比、渗透系数、灌浆量。浆液扩散半径的经验函数模型,提出了回归分析。它提供了一定指导项目的实际应用的基础。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由湖南省住房和城乡建设部(KY2016082)。